Герметичный корпус для полупроводникового прибора или интегральной схемы свч-диапазона

Герметичный корпус для полупроводникового прибора или интегральной схемы свч-диапазона

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области конструирования изделий электронной техники с улучшенными техническими характеристиками и повышенной помехозащищенностью, предназначенных для поверхностного монтажа на плату.

Известен корпус для полупроводниковых приборов, предназначенный для поверхностного монтажа, содержащий кристаллодержатель из металлокерамического основания, керамического каркаса и изолированных планарных выводов (Патент RU 86048 U1).

Недостатком данной конструкции является слабая электрорадиоэкранировка корпуса, что не позволяет его использовать в изделиях СВЧ-диапазона.

Наиболее близким аналогом является герметичный корпус интегральной схемы СВЧ-диапазона, содержащий металлическое основание, расположенную на нем одной своей стороной с внешними выводами диэлектрическую пластину с микрополосковыми линиями на ее противоположной стороне по периферии для электрического соединения с интегральной схемой СВЧ-диапазона, которые электрически соединены с внешними выводами посредством сквозных металлических проводников в диэлектрической пластине, и крышку, герметично соединенную по периметру с диэлектрической пластиной, отличающийся тем, что в центре диэлектрической пластины выполнено отверстие для размещения в нем интегральной схемы СВЧ-диапазона заподлицо с поверхностью диэлектрической пластины с микрополосковыми линиями с возможностью теплового контакта интегральной схемы СВЧ-диапазона с основанием и с зазором между стенками указанного отверстия и указанной интегральной схемой СВЧ-диапазона не более 250 мкм, а сквозные металлические проводники диэлектрической пластины выполнены с диаметром в поперечном сечении, который составляет 0,1-1,0 от ширины микрополосковой линии диэлектрической пластины, причем металлическое основание расположено в одной плоскости с внешними выводами, выполнено толщиной 0,03-1,5 мм с возможностью перекрытия отверстия диэлектрической пластины, величина которого составляет 0,1-1,5 мм, и герметично соединено с диэлектрической пластиной (Патент RU 2079931). Такой корпус может быть использован и для полупроводниковых приборов.

Недостатком известного корпуса являются недостаточная герметичность, низкие электрорадиоэкранирующие характеристики, ограниченные конструктивные возможности при увеличении количества выводов, конструкция не интегрируется с технологией поверхностного монтажа.

Техническим результатом изобретения является обеспечение достаточной герметичности корпуса, улучшение его электрорадиоэкранирующих характеристик, обеспечение возможности использования корпуса для поверхностного монтажа БИС СВЧ-диапазона с улучшенными техническими характеристиками и большим количеством выводов.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в герметичном корпусе для полупроводникового прибора или интегральной схемы СВЧ-диапазона, содержащем керамическое основание, герметично соединенный с ним ободок и прилегающую герметично к ободку металлическую крышку, внешние и внутренние металлизированные контактные площадки, расположенные по периферии соответственно на внешней и внутренней стороне керамического основания, электрически соединенные попарно посредством металлических проводников, расположенных внутри керамического основания, керамическое основание выполнено многослойным, а ободок выполнен металлическим, в центральной части внешней и внутренней стороны керамического основания размещены центральные металлизированные «земляные» площадки, на внешней стороне керамического основания по периферии также расположены внешние «земляные» металлизированные контактные площадки, а часть расположенных по периферии электрически попарно соединенных между собой внутренних и внешних контактных площадок дополнительно электрически соединена с внешними «земляными» контактными площадками, центральными «земляными» контактными площадками и металлическим ободком, все электрически соединенные контактные площадки соединены посредством металлических проводников, расположенных внутри керамического основания.

Кроме того, все внешние контактные площадки, электрически соединенные с центральными «земляными» площадками могут быть размещены равномерно по периметру основания корпуса, и их количество составляет не менее восьми.

А электрически соединенные между собой контактные площадки и металлический ободок могут быть соединены посредством металлизации слоев и/или отверстий многослойного керамического основания.

На фиг.1 представлены вид сверху (без крышки), разрез и вид снизу герметичного квадратного корпуса 5×5 для интегральной микросхемы с 32-мя выводами.

На фиг.2 изображен вид сверху и разрез нижнего слоя герметичного корпуса.

Герметичный корпус для полупроводникового прибора или интегральной схемы СВЧ-диапазона содержит многослойное керамическое основание 1 (фиг.1), состоящее из четырех слоев, герметично соединенный с ним металлический ободок 2 и прилегающую герметично к металлическому ободку металлическую крышку 3.

На внешней 4 и внутренней 5 стороне керамического основания 1 расположены по периферии тридцать две внешние и тридцать две внутренние металлизированные контактные площадки, электрически соединенные попарно между собой посредством металлических проводников - металлизированных отверстий 15, а также металлизации слоев 14, расположенных внутри керамического основания 1.

В центральной части внешней 4 и внутренней 5 стороны керамического основания 1 расположены внешние и внутренние центральные металлизированные «земляные» площадки 6 и 7, электрически соединенные между собой равномерно посредством металлических проводников - двадцати пяти металлизированных отверстий 8, расположенных внутри керамического основания 1.

На внешней 4 стороне керамического основания 1 также по периферии (по углам) расположены четыре внешние «земляные» металлизированные контактные площадки 9.

Четыре пары расположенных по периферии электрически соединенных между собой внутренних 10 и внешних 11 контактных площадок, а также четыре внешние «земляные» металлизированные контактные площадки 9 электрически соединены с внутренней центральной «земляной» площадкой 7 и металлическим ободком 2 посредством металлических проводников - металлизированных отверстий 12 (фиг.1, фиг.2), а также металлизации слоев 13, расположенных внутри керамического основания 1.

Четыре внешние «земляные» металлизированные контактные площадки 9 также электрически соединены с металлическим ободком посредством металлизированных отверстий 12, расположенных внутри керамического основания 1, а также металлизации верхнего слоя 16 керамического основания 1

Восемь внешних контактных площадок 9 и 11 размещены преимущественно равномерно по периметру основания корпуса 1.

Реализовать такую конструкцию можно по технологии многослойного керамического производства при предварительном формировании топологии на каждом из слоев на сырой керамике и последующем одновременном обжиге всей многослойной конструкции основания корпуса. В многослойной керамической технологии при формировании топологии корпуса и организации внутренних металлизированных связей используются сырые керамические пленки толщиной 0,1-0,2 мм.

Пример. При изготовлении 5-слойной конструкции корпуса для поверхностного монтажа интегральной схемы СВЧ-диапазона реализовывается следующий технологический цикл. Из шликера, приготовленного на основе порошка ВК-94-1, отливается керамическая пленка толщиной 0,2 мм. На заготовках из сырых керамических карт предварительно формируют требуемую конструкцией корпуса для каждого слоя свою топологию, используя стандартные операции пробивки сырых керамических карт и металлизации по трафаретам и шаблону. В данном случае для изготавливаемого корпуса внутренняя сторона основания корпуса по контуру имеет металлизированные отверстия 15. Из них восемь металлизированных отверстий 12 соединены посредством соответствующей металлизации слоя с внутренней центральной металлизированной «земляной» площадкой 7, предназначенной для размещения кристалла интегральной схемы СВЧ-диапазона, а также соединены с внешними изолированными «земляными» площадками 9 и через внутренние связи в следующих керамических слоях соединяются с ободком 2 и крышкой 3. Следующий керамический слой, содержащий изолированные внутренние контактные площадки, позволяет организовать требуемую разводку «заземляющих» и сигнальных связей кристалла интегральной схемы. Для уменьшения индуктивности связей внутренняя металлизированная «земляная» площадка 7 имеет металлизированные отверстия 8 и равномерно соединена с внешней центральной «земляной» площадкой 6. После подготовки отдельных керамических слоев они совмещаются, пакетируются и обжигаются в едином технологическом цикле в инертной и восстановительной атмосфере с максимальной температурой до 1580°C.

Таким образом, образуется монолитная герметичная конструкция металлокерамического корпуса, в которой реализуется замкнутый электрорадиоэкран, что обеспечивает повышенную помехозащищенность интегральной схемы СВЧ-диапазона.

Форма и размеры металлокерамического корпуса могут быть различными (квадратной или прямоугольной), и в каждом конкретном случае определяются формой кристалла интегральной схемы или полупроводникового прибора и количеством их выводов.

Такая герметичная конструкция металлокерамического корпуса может быть использована для поверхностного монтажа интегральных схем с большим количеством выводов.

1. Герметичный корпус для полупроводникового прибора или интегральной схемы СВЧ-диапазона, содержащий многослойное керамическое основание, герметично соединенный с ним металлический ободок и прилегающую герметично к металлическому ободку металлическую крышку, при этом на внешней и внутренней стороне керамического основания по периферии расположены электрически попарно соединенные внешние и соответствующие им внутренние металлизированные контактные площадки, а в центральной части - электрически соединенные между собой центральные металлизированные «земляные» контактные площадки, на внешней стороне керамического основания по периферии также расположены внешние «земляные» металлизированные контактные площадки, причем часть расположенных по периферии электрически соединенных между собой внутренних и внешних контактных площадок дополнительно электрически соединена с внешними «земляными» контактными площадками, центральными «земляными» контактными площадками и металлическим ободком, все электрически соединенные контактные площадки соединены посредством металлических проводников, расположенных внутри керамического основания.

2. Герметичный корпус по п.1, отличающийся тем, что все внешние контактные площадки, электрически соединенные с центральными «земляными» контактными площадками, размещены преимущественно равномерно по периметру основания корпуса, и их количество составляет не менее восьми.

3. Герметичный корпус по п.1 или 2, отличающийся тем, что все электрически соединенные контактные площадки и металлический ободок соединены между собой посредством металлизации слоев и/или отверстий многослойного керамического основания.